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建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接論文
建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接論文【1】
【摘要】本文作者結(jié)合焊接技術(shù)的重要性，主要闡述了高強(qiáng)鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接施工方面的主要工藝，供大家參考借鑒。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);焊接;分析
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)施工中，無(wú)論是技術(shù)手段還是施工材料，都取得了很大的突破，我國(guó)雖然早期在鐵結(jié)構(gòu)方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束縛，科學(xué)不發(fā)達(dá)，因此，長(zhǎng)期停留于鐵制建筑物的水平。
直到19世紀(jì)末，我國(guó)才開(kāi)始采用現(xiàn)代化鋼結(jié)構(gòu)。
新中國(guó)成立后，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，不論在數(shù)量上或質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了過(guò)去。
在設(shè)計(jì)、制造和安裝等技術(shù)方面都達(dá)到了較高的水平，掌握了各種復(fù)雜建筑物的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，在全國(guó)各地已經(jīng)建造了許多規(guī)模巨大而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)廠房、大跨度鋼結(jié)構(gòu)民用建筑及鐵路橋梁等。
隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接方面的的工藝以及技術(shù)也在不斷的更新和完善，近些年新的焊接技術(shù)不斷的被創(chuàng)造和使用到工程施工中去，不僅為建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工帶來(lái)了更加簡(jiǎn)單快捷的方法，而且實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面的質(zhì)量保證，鋼結(jié)構(gòu)的焊接水平提高起到了至關(guān)重要的作用。
本文主要結(jié)合實(shí)際操作過(guò)程，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝進(jìn)行詳細(xì)的論述。
一、高強(qiáng)鋼焊接的施工工藝
1.焊接材料的選擇及匹配
(1)強(qiáng)匹配。
強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件，即與母材規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)相比，焊接材料熔敷金屬在強(qiáng)度、韌性、塑性等方面要明顯高于標(biāo)準(zhǔn);并且焊接接頭位置的各種基本的性能指標(biāo)至少要與母材料規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)相匹配;
(2)焊縫的塑性。
在進(jìn)行厚板焊接時(shí)，應(yīng)該根據(jù)厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度來(lái)選擇適當(dāng)?shù)暮覆�，通常�?dāng)節(jié)點(diǎn)的拘束度比較大的時(shí)候，可以在1/4 板厚以后選擇強(qiáng)度稍低的焊材;
(3)滿足沖擊韌性的要求。
對(duì)焊材韌性的選擇是一項(xiàng)非常重要的工作，好韌性的焊材能夠使焊縫以及熱影響區(qū)的韌性滿足鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
比如在焊接無(wú)裂紋鋼種的時(shí)候 ，可以選取低 H 或者超低 H 的焊接材料，同時(shí)在鋼板厚度低于50mm 或者溫度在0℃以上的時(shí)候，可以不對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)熱。
這一方法的明顯優(yōu)勢(shì)就是它的力學(xué)指標(biāo)突出，尤其是在區(qū)強(qiáng)比的沖擊性能方面更顯優(yōu)越;
2.高強(qiáng)鋼焊接性能的評(píng)價(jià)方法
現(xiàn)階段，建筑施工主要采取的評(píng)價(jià)方法有：碳當(dāng)量計(jì)算評(píng)定法;熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)評(píng)定法;插銷試驗(yàn)臨界斷裂應(yīng)力評(píng)定法
3.確定最低預(yù)熱溫度的常用方法
(1)通過(guò)裂紋實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行控制，即通過(guò)進(jìn)行斜 Y 坡口試樣抗裂方面的試驗(yàn)對(duì)最低的預(yù)熱溫度進(jìn)行確認(rèn);
(2)通過(guò)硬度控制預(yù)熱溫度，通常采用的方法是根據(jù)一定碳含量的鋼材，其不同板厚 T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達(dá)到 350HV 對(duì)應(yīng)的冷卻速度(540℃時(shí))，查表確定焊接線能量;
(3)根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級(jí)、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量確定最低預(yù)熱溫度;
(4)根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時(shí)間和鋼材的特定曲線□確定最低預(yù)熱溫度;
4.對(duì)焊接質(zhì)量的控制方法;
(1)對(duì)熱輸入以及冷卻速度進(jìn)行控制。
此方法主要是通過(guò)對(duì)焊接時(shí)的電壓、電流以及焊接時(shí)的焊接速度和熔敷金屬在800℃～500℃區(qū)間內(nèi)的冷卻時(shí)間的控制，進(jìn)而完成焊接質(zhì)量的控制;
(2)對(duì)焊縫中各種元素的質(zhì)量百分比進(jìn)行必要的控制，主要是指碳、硫、磷、氫、氧等。
為了達(dá)到這一目的，除了要選擇質(zhì)量?jī)?yōu)越的低氫焊接材料外，還要求操作人員擁有較好的操作手法，從而對(duì)熔池金屬進(jìn)行很好的保護(hù);
(3)應(yīng)力與變形控制。
選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護(hù)焊;用小線能量，多層多道焊接;減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量;采用對(duì)稱坡口，對(duì)稱、輪流施焊;長(zhǎng)焊縫應(yīng)分段退焊或多人同時(shí)施焊;用跳焊法避免變形和應(yīng)力集中;
在進(jìn)行高強(qiáng)鋼的焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)從鋼材料自身的強(qiáng)化機(jī)理以及供貨時(shí)的所處特征出發(fā)，全面考察各項(xiàng)性能的指標(biāo)要求，從而選擇適合的焊材以及評(píng)價(jià)焊接質(zhì)量的試驗(yàn)方法。
最后得到適合于生產(chǎn)的焊接工藝，起到相應(yīng)的指導(dǎo)生產(chǎn)的要求。
在進(jìn)行這一鋼材的焊接時(shí)，為了避免其產(chǎn)生冷裂現(xiàn)象，應(yīng)該注意采取相應(yīng)的措施。
同時(shí)為了出現(xiàn)接頭弱化的現(xiàn)象，焊接時(shí)應(yīng)該對(duì)層間溫度以及焊接線能量進(jìn)行較為嚴(yán)格的篩選和控制。
總的原則還是應(yīng)該在較低的成本下，盡可能完成高質(zhì)量的焊接任務(wù)。
二、低溫焊接時(shí)的施工工藝
1.焊接材料的選取
由于是在低溫環(huán)境中進(jìn)行焊接作業(yè)，所以為了更好的完成焊接任務(wù)，應(yīng)該盡量選取氫含量較低的焊接材料，并且對(duì)焊接材料進(jìn)行必要的烘焙以及保溫措施。
2.焊接前的防護(hù)措施
為了達(dá)到盡量減少熱量的損失，可以在進(jìn)行焊接作業(yè)的地方構(gòu)建相應(yīng)的保護(hù)房，從而形成相對(duì)密閉的空間。
如果條件不允許構(gòu)建防護(hù)房，也可以采取其他一些措施來(lái)起到防護(hù)熱量損失的作用。
在進(jìn)行一些氣體保護(hù)焊接操作時(shí)，氣瓶也要進(jìn)行必要的保溫措施。
3.對(duì)焊接質(zhì)量的控制
(1)預(yù)熱和層間溫度。
相比較于常溫條件下的焊接預(yù)熱，低溫焊接時(shí)的預(yù)熱溫度要稍高，并且需要預(yù)熱的區(qū)域范圍較大，通常情況下是焊接點(diǎn)周圍大于等于兩倍鋼厚度的范圍 ，并且這一范圍不小于 100mm。
焊接層的溫度通常要高于預(yù)熱溫度，或者是不低于相應(yīng)規(guī)定中的最低溫度 20℃，二者之間取較高溫度者;
(2)采用合理的焊接方法。
盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴(yán)格控制層間溫度;
(3)焊接后熱及保溫。
焊接后及時(shí)對(duì)焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理。
利于擴(kuò)散氫氣的逸出，防止因冷速過(guò)快而引起的冷裂紋，同時(shí)適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗�可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度;
三、厚鋼板焊接技術(shù)
1.建筑鋼結(jié)構(gòu)中厚鋼板得到最大的使用，大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板，促進(jìn)了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也豐富了建筑用鋼的范圍。
2.厚鋼板焊接的關(guān)鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形，應(yīng)主要考慮以下幾點(diǎn) ：
(1)選用合理的坡口形式。
如盡量選用雙 u 或 X 坡口，如果只能單面焊接，應(yīng)在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮最、提高工作效率、降低焊接殘余應(yīng)力;
(2)合理的預(yù)熱和層間溫度;
(3)后熱和保溫處理;
四、結(jié)束語(yǔ)
在建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式就通過(guò)焊接來(lái)完成，焊接技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮著重要的作用。
隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，不論是在物理、化學(xué)、冶金，還是在電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，新技術(shù)、新設(shè)備、新材料不斷被發(fā)現(xiàn)和使用，作為主要的鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)――焊接技術(shù)，在我國(guó)的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。
根據(jù)相關(guān)的資料顯示，在建筑領(lǐng)域一半以上的鋼結(jié)構(gòu)在使用前都需要進(jìn)行必要的焊接處理加工，由此可見(jiàn)，為了實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面的質(zhì)量保證，不斷提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接水平就顯得尤為重要。
參考文獻(xiàn)：
[1] 姚晉勇.論鋼結(jié)構(gòu)焊接現(xiàn)場(chǎng)施工工藝.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007，17(13).
[2] 徐鵬毅.鋼結(jié)構(gòu)焊接現(xiàn)場(chǎng)施工工藝探討.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008(10).
[3] 景明勇;大跨度空間鋼管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析和施工技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2006年
[4] 譚曉明.淺談鋼結(jié)構(gòu)焊接安裝施工工藝.中華民居，2010(11).
建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法【2】
摘要：鋼結(jié)構(gòu)焊接的基本原則是安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材，接頭需要有足夠的強(qiáng)度，還要有適宜于施行連接手段的足夠空間。
本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
關(guān)鍵詞：建筑;鋼結(jié)構(gòu);連接;方法
焊接就是通過(guò)一定的手段將板材或型鋼組合成構(gòu)件，或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu)，以保證其共同工作。
鋼材或鋼構(gòu)件只有焊接起來(lái)，才能形成鋼結(jié)構(gòu)。
鋼結(jié)構(gòu)焊接的基本原則是安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材，接頭需要有足夠的強(qiáng)度，還要有適宜于施行連接手段的足夠空間。
1.焊縫連接
焊縫連接就是將鋼材連接處金屬加熱熔化，待冷卻后形成焊縫，將縫兩側(cè)鋼材連成一體，焊縫連接是目前鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方法。
1.1 常用焊接方法
1.1.1手工電弧焊手工電弧焊是最常用的一種焊接方法。
通電后，涂有藥皮的焊條和焊件之間產(chǎn)生電弧，其溫度可高達(dá)3000℃。
在高溫作用下，電弧周圍金屬熔化成液態(tài)，形成熔池。
同時(shí)，焊條中的焊絲熔化滴人熔池中，與焊件金屬溶液相互結(jié)合，冷卻后形成焊縫。
焊條藥皮在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生氣體保護(hù)電弧和熔化金屬，并形成焊渣覆蓋于液態(tài)金屬表面，隔絕空氣中的氧、氮?dú)怏w，避免形成脆性化合物。
手工電弧焊的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適用于任何空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。
其不足之處是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊縫質(zhì)量與焊工技術(shù)水平有關(guān)，且質(zhì)量波動(dòng)較大。
手工電弧焊常用的焊條分碳鋼焊條和合金鋼焊條兩種，牌號(hào)有E43型、ES0型和E55型，其中E表示焊條，兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值(kgf/mm2)。
焊條的選用應(yīng)與主體金屬(焊件鋼材)相匹配，一般情況下，對(duì)Q235鋼材采用E43型焊條，對(duì)Q345鋼材則采用ES0型焊條，對(duì)Q390、Q420鋼材采用E55型焊條。
當(dāng)不同強(qiáng)度的兩種鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。
1.1.2 埋弧焊埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法，分自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式。
通電引弧后，由于電弧的作用，使埋于焊劑下的焊絲和附近的焊劑熔化，熔渣浮在熔化的焊縫金屬上面，使熔化金屬不與空氣接觸，并供給焊縫金屬所需要的合金元素，隨著電焊機(jī)的移動(dòng)，顆粒狀的焊劑不斷由料斗漏下，電弧完全被埋在焊劑之內(nèi)，同時(shí)焊絲邊熔化邊下降。
如果電焊機(jī)沿軌道按設(shè)定的速度自動(dòng)移動(dòng)，就稱為自動(dòng)埋弧焊;如果電焊機(jī)的移動(dòng)是由人工操作，則稱為半自動(dòng)埋弧焊。
埋弧焊具有的優(yōu)點(diǎn)較多，概括起來(lái)為：工藝條件穩(wěn)定，與大氣隔離、保護(hù)效果好，電弧熱量集中;熔深大，焊縫的化學(xué)成分均勻;焊縫質(zhì)量好，塑性和韌性較高;生產(chǎn)效率高。
但自動(dòng)埋弧焊只適合于焊接較長(zhǎng)的直線焊縫，手工埋弧焊可適合于焊接曲線焊縫。
埋弧焊采用的焊絲、焊劑要保證其熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于相應(yīng)手工焊條的數(shù)值。
Q235鋼焊件可采用H08、H08A、H08MnA等焊絲配合高錳、高硅型焊劑;Q345鋼和Q390鋼焊件可采用H08A、H08E焊絲配合高錳型焊劑，也可采用H08Mn、H08MnA焊絲配合中錳型和高錳型焊劑，或采用H10Mn2焊絲配合無(wú)錳型或低錳型焊劑。
1.1.3 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊，又稱氣電焊。
它是利用惰性氣體或二氧化碳(CO2)氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。
該法依靠保護(hù)氣體在電弧周圍形成局部隔離區(qū)，以防止有害氣體的侵入，從而保持焊接過(guò)程的穩(wěn)定。
氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)是電弧熱量集中，焊接速度快，焊件熔深大，熱影響區(qū)較小，焊接變形較小;由于焊縫熔化區(qū)不產(chǎn)生焊渣，焊接過(guò)程中能清楚地看到焊縫成型的全過(guò)程;氣體保護(hù)焊所形成的焊縫強(qiáng)度比手工電弧焊高、塑性和抗腐蝕性較好，適用于全位置的焊接，特別適用于厚鋼板或厚度100mm以上的特厚鋼板的連接。
氣電焊的缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，不適于野外或有風(fēng)的地方施焊。
1.2焊縫連接的主要優(yōu)缺點(diǎn)
焊縫連接不削弱構(gòu)件截面，節(jié)約鋼材;構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便;連接的剛度大，密封性能好;易于采用自動(dòng)化作業(yè)。
焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)鋼材的力學(xué)性能發(fā)生變化，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆;焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使構(gòu)件的承載力受到不利影響;焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，一旦局部發(fā)生裂紋，就容易迅速擴(kuò)展到整個(gè)截面，低溫冷脆現(xiàn)象較為突出。
2.焊接規(guī)范
焊接規(guī)范是指影響焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的各個(gè)工藝參數(shù)的總稱。
其主要參數(shù)包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊條或焊絲直徑等。
由于它直接影響著焊縫的熔深、寬度與高度，因此正確選擇焊接規(guī)范是保證焊縫質(zhì)量的重要條件。
2.1焊接電流增大電流能提高生產(chǎn)率，增加熔深，適于焊厚板。
但電流過(guò)大易造成咬邊而影響成形質(zhì)量;相反，電流過(guò)小也易造成夾渣及未焊透缺陷。
總之，焊接電流既不能太小，又不能過(guò)大，只有適當(dāng)選擇才能保證焊接質(zhì)量。
2.2電弧電壓電弧電壓主要影響焊縫的尺寸和形狀。
電弧電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)形成淺而寬的焊縫，易導(dǎo)致未焊透和咬邊等缺陷;但電弧電壓過(guò)低時(shí)，會(huì)形成高而窄的焊縫，使邊緣熔合不良。
選擇時(shí)電弧電壓應(yīng)與焊接電流相適應(yīng)，隨著電流的提高，電弧電壓也應(yīng)相應(yīng)增大。
2.3焊接速度焊接速度對(duì)焊縫的外觀有直接的影響。
焊接速度過(guò)快，易產(chǎn)生未焊透、咬邊、氣孔等缺陷;速度太慢會(huì)導(dǎo)致焊瘤、溢流等缺陷的形成。
焊接速度必須與所選定的焊接電流、電弧電壓相匹配才能形成質(zhì)量良好的焊縫。
3.焊接技術(shù)要求及材料選擇
一般的焊接技術(shù)要求主要有：選擇焊接方法;選擇焊條;焊縫布置;焊接工藝上的特殊要求;檢驗(yàn)方面的要求;水壓試驗(yàn)要求;氣密性試驗(yàn)以及后處理要求等。
焊接過(guò)程中的各種填充金屬及為了提高焊接質(zhì)量而附加的保護(hù)物質(zhì)統(tǒng)稱為焊接材料。
主要包括焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體和釬劑、釬料等。
選擇焊接材料時(shí)，一般應(yīng)按焊縫和母材等強(qiáng)度原則來(lái)選擇，其次還應(yīng)考慮工藝因素及各種焊接方法的冶金特點(diǎn)對(duì)接頭性能的影響。
焊接材料標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品樣本上所列性能都是焊材熔敷金屬性能，而焊接接頭性能取決于焊縫和焊接工藝，目前沒(méi)有任一焊接材料在焊接過(guò)程中可以作用于焊接接頭中的熱影響區(qū)而改變它的性能，從選用焊接材料來(lái)說(shuō)只能考慮焊縫性能，為保證焊接接頭性能還需焊接工藝配合。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 張宏偉. 建筑鋼結(jié)構(gòu).北京：中國(guó)石化出版社.2008
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